Особенности исследования земли космическими автоматическими аппаратами кратко

Обновлено: 08.07.2024

Если вас беспокоит возможность появиться на снимках Google Street View или панорамах Яндекс.Карт, расслабьтесь: есть много других способов заснять вас с орбиты в ходе научных исследований. Становится даже немного страшно от того, сколько ученые и космонавты могут рассказать о нашей планете — и о нас — с расстояния многих километров.

Использование энергии праздничного света

Едва ли вы могли бы догадаться, что ученые NASA наслаждаются красивыми праздничными огнями городов. Но они не только наслаждаются их видом, так еще и находят им хорошее применение.

За последние несколько лет ученые в NASA, используя спутниковые снимки, создали всемирную картину того, кто какой праздник отмечает — и вы никогда не догадаетесь, зачем. Во время праздников люди отклоняются от своих обычных моделей поведения. Они больше выходят, засиживаются допоздна и зажигают больше света в домах, чем обычно, что очень сильно влияет на мировое использование энергии.

Получить точную картину этого света оказалось на удивление трудно. В 2011 году был запущен спутник, который мог улавливать настолько слабые отблески света, которые зажигаются где-то в отдельных домах у берегов Африки. И тот же спутник также может разобраться в массивах данных, которые приходят из самых населенных областей мира. Спустя год после начала сбора данных ученые поняли, что точно могут сказать, какие страны празднуют какой праздник.

Анализ повышенного использования энергии наводит ученых на другие мысли вроде определения уровня выбросов углерода, как он меняется в течение года и как колеблются энергетические потребности людей. Когда-нибудь эти данные могут привести к появлению способов более эффективного использования энергии.

Измерение солености океана

С запуском спутника Aquarius NASA получает совершенно новую картину уровней солености воды на нашей планете. Aquarius находится в 650 километрах над уровнем планеты и вращается по такой схеме, что покрывает всю Землю каждые семь дней. Будучи способным измерять солености воды с невероятной точностью, спутник уже собрал ошеломительное количество данных за первые два месяца работы — больше, чем мы собрали за последние 125 лет.

Картина, которую он создал, позволяет ученым отслеживать не только уровень солености океана, но и водные потоки, наблюдать за таянием ледников и влиянием движений воды на ледяные шапки. Спутник также картографирует пресноводные течения, позволяя ученым взглянуть на то, как смешивается два разных типа воды.

Запущенный в 2011 году, спутник обошелся NASA в 400 миллионов долларов. Спустя двадцать лет строительства и проектирования маленький космический аппарат наконец поднялся над бескрайними земными водами.

Космическая парфюмерия

Когда дело доходит до использования науки для удивительных, новаторских открытий, которые меняют нашу жизнь к лучшему, последнее, о чем вы подумаете, это создание нового вида духов. Если только не работаете на производителя парфюма International Flowers & Fragrances.

В 1998 году они объединились с NASA, чтобы создать особый вид теплицы для выращивания цветов в космосе. Они упаковали растения, которые мы привыкли видеть на Земле, но после того, как роза провела 10 дней в космосе, она вернулась с на удивление другим запахом. Все зависит от окружающей среды растения, поскольку именно в зависимости от нее оно вырабатывает эфирные масла, которые придают им особый запах. На Земле такие масла вырабатываются для вредителей или опылителей, но в космосе их просто нет.

По мнению ученых, роза, которую они взяли в космос, обладала более сильным запахом, чем ее земные коллеги. Ароматические молекулы взятой в космос розы затем были интегрированы в новые духи. Компании по-прежнему отправляют в космос растения, пытаясь разработать новые отличные духи.

Наблюдение за белыми медведями

Даже сегодня климат Арктики представляет серьезные проблемы для исследователей, которым приходится работать при минусовых температурах. Они настолько жестоки, что некоторые ученые считают, что легче наблюдать за Арктикой из космоса.

В частности, ученые пытаются определить, какое влияние потеря арктического льда оказывает на диких животных, которые выживают на льдах. Ведение точных данных о том, сколько особей остается в диких популяциях, может быть трудным, но благодаря спутниковым технологиям ученые могут точно знать и видеть, сколько белых медведей и куда перемещается.

Исходные данные собирались на всей канадской части Арктики, где находятся самые разные организации — от Бюро управления океанами до Университета штата Миннесота — с помощью спутниковой съемки для ведения записей о медведях. Все было не так просто: ученым нужно было визуальное подтверждение того, что пятна, на которые они смотрят, действительно являются полярными медведями. Но после того, как они убедились в этом, они смогли сопоставить визуальные данные со спутниковыми снимками и контролировать деятельность диких животных, за которыми в противном случае просто невозможно было бы наблюдать.

Измерение гравитации

Масса планеты непостоянна, если измерять ее в разных точках, и это означает, что гравитация тоже меняется в зависимости от того, где вы находитесь в мире. Наиболее заметно это на полюсах, но в общем-то гравитация колеблется везде. Здесь приходятся к месту измерения GRACE. Запущенные в 2002 году, спутники GRACE провели всю свою жизнь составляя карту гравитационного поля планеты и его изменения на протяжении многих лет. Этот проект потребовал два идентичных аппарата, оснащенных технологией GPS, которые могли бы измерять гравитационное влияние планеты на них.

На первый взгляд, звучит не так, будто бы с этим можно измерить многое. Но гравитационные силы — невероятно деликатные, и ученые могут составить точную картину того, как земные события вроде таяния ледника или его сдвига могут изменить гравитацию планеты. Она также позволила им начать строительство точной карты океанического дна, в основе которой лежит взаимодействие подводных горных хребтов и гравитационных сил. По завершении, эти данные раскроют схему географических изменений Земли и, в свою очередь, как это влияет на океанические потоки на поверхности и глубоко под водой.

Картография влажности почвы

В январе 2015 года NASA запустило обсерваторию Soil Moisture Active Passive (SMAP) в трехлетнюю миссию по сбору данных о почве планеты. Независимо от того, над какой погодой на ее высоте 9 километров будет пролетать спутник, его инструменты смогут измерить влажность верхних 5 сантиметров почвы в любой точке мира, не покрытой водой.

SMAP будет записывать довольно много данных с орбиты, поскольку может измерять воду отдельно в почве, в растениях и в частях корней. В более широком масштабе, спутник также сможет сказать, где земля замерзла, хотя и не сможет измерить лед.

Спутник будет путешествовать от полюса до полюса каждые 98 минут, проходя и картографируя одну и ту же область каждые два-три дня и создавая чрезвычайно подробную карту изменений почвенных условий в течение многих лет. Влияние может быть невероятным, поскольку это позволит ученым прогнозировать погодные условия, определять лучшее время для выращивания, сбора и посева сельскохозяйственных культур, предсказывать бури, дождливые сезоны и изменения погодных условий. Заполучив ежегодные данные, они также смогут анализировать изменения погоды от года к году, а также предполагать плохие годы для урожая.

Трехмерное картографирование лесов

Не так давно зеленый свет получил проект Университета штата Мэриленд, которым займется NASA, программа Global Ecosystem Dynamics Investigation, или GEDI. После запуска GEDI сможет создавать невероятно подробные трехмерные изображения лесов планеты.

Проект будет включать в себя серию оптических датчиков и лазеров, которые будут просвечивать лесные кроны и отражаться в космос. Время, необходимое для возврата отражения, наряду с любой интерференцией, которая встретится на пути, будет превращаться в карту леса внизу. План заключается в использовании 16 миллиардов лазерных импульсов каждый год для отображения каждого леса в умеренных и тропических широтах планеты. Эти карты будут такими подробными, что руководители проекта полагают, что смогут оценить возраст каждого дерева в каждом лесу.

Спутник сможет сказать, где начинается крона деревьев, какова ее толщина и как выглядит сам лес. Это, в свою очередь, будет отображаться на подробной карте вместе с тем, как изменения климата и вырубка лесов изменяют лесной покров планеты, как много углерода хранится в деревьях мира и насколько здоровыми являются леса с точки зрения биоразнообразия и присутствия животных.

ECOSTRESS

ECOSystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment (ECOSTRESS) — это еще один из проектов NASA, которые в настоящее время находятся на ранних этапах развития, и его амбициозная цель — отслеживать здоровье растений всего мира. Спутник будет способен проводить высокочастотные измерения с высоким разрешением, которые покажут, как много воды теряют растения вместе с испарениями из почвы. Он также будет наблюдать за температурой отдельных растений по всему миру, измеряя тепло поверхности планеты сравнительно тепловой сигнатуры конкретных растений.

Поскольку все растения нуждаются в определенном количестве воды для выживания, информация спутника сможет выявить проблему до того, как растения на самом деле начнут проявлять признаки стресса, связанные с нехваткой воды. Ученые, которые наблюдают за данными, смогут увидеть неурожаи еще до того, как они случатся, и засушливые условия до того, как растения с ними столкнутся. Самое главное, они будут в состоянии сделать что-то, прежде чем растения начнут умирать.

Спутник будет проходить через одну и ту же площадь в течение каждых четырех дней, составляя постоянно меняющуюся карту домохозяйств, садов и состояния экосистемы. В конечном счете ученые надеются, что смогут передавать эту информацию фермерам, чтобы те делали наилучшие выборы в отношении орошения и полива своих культур. Во многих областях существуют довольно серьезные расхождения относительно мнений, как использовать водные ресурсы, и ECOSTRESS сможет составить общую картину водного цикла планеты, чтобы помочь максимизировать эффективное использование воды и качество урожая.

Карта всего в высоком разрешении

ASTER — продолжительный совместный проект NASA и Министерства экономики, торговли и промышленности Японии — является частью миссии другого спутника, изначально запущенного в 1999 году. ASTER делает невероятно качественные снимки всего, что есть на планете, и наблюдает за весьма интересными вещами.

Одним из самых интересных применений фотографий, взятых ASTER, стала археология. Снимки высокого разрешения выявили такие вещи, как окаменелости, кости и каменные орудия в Олдувайском ущелье в Танзании. По оценкам, эти окаменелости принадлежат самым ранним человеческим цивилизациям в истории, которые жили еще 2,1 миллиона лет назад. Область, которая была раскопана в 1930-х годах, также прячет древнейшие окаменелости человека.

Данные, поступающие от ASTER, демонстрируют невероятное разнообразие удивительных природных явлений. ASTER прогнозирует вулканические извержения, сигнализирует о начале и распространении лесных пожаров, о создании лавовых озер, массивных изменениях в ландшафте планеты из-за эрозии, повышения уровня моря и вырубки лесов. Также его данные помогают наблюдать за охраняемыми районами вроде национальных парков и заповедников.

Картографирование земной воды

США, Канада и Франция сотрудничают в рамках проекта по созданию карты мировых водных путей, которая обещает быть до смешного точной. Миссия Surface Water and Ocean Topography (SWOT) началась в 2007 году с целью создания глобальной картины мировой воды.

Спутник составил карту 90% мировой воды, считывая высоту поверхности с точностью до 0,8 сантиметра. Это обеспечивает беспрецедентный взгляд на океанические течения, о которых мы, до нынешнего момента, практически ничего не знали. До недавнего времени большая часть наших знаний об океанических потоках рождалась в процессе наблюдения за передвижением мусора, но с программой SWOT ученые могут сопоставлять снимки океанических потоков в режиме реального времени с другими данными вроде погодных условий, чтобы составить полную картину того, как меняются воды планеты с течением времени.

Он также сможет предоставить новую информацию о пресноводной воде, крайне важной для всех районов нашего мира. Объем данных, собранных спутником, весьма внушителен — и он поможет нам прогнозировать поведение погоды, чтобы океанические путешествия и навигация стали более эффективными и безопасными.

Человек впервые оценил роль спутников для контроля за состоянием сельскохозяйственных угодий, лесов и другихприродных ресурсов Земли лишь спустя несколько лет после наступления космической эры. Начало было положено в 1960г., когда с помощью метеорологи ческих спутников -Тирос- были получены подобные карте очертан ия земного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые

ТВ изображения давали весьма слабое представление о деятельности человека и тем не менее это было первым шагом. Вскоре были разра ботаны новые технические средства, позволившие повысить качество наблюдений . Информация извлекалась из многоспектральных изображений в видимом и инфракрасном (ИК) областях спектра. Первыми спутниками, предназначенными для максимального использования этих возможностей были аппараты типа -Лэндсат-. Например спутник -Лэндсат-D-, четвертый из серии, осуществлял наблюдение Земли с высоты более 640 км с помощью усовершенствованных чуствительных приборов, что позволило потребителям получать значительно более детальную и своевременную информацию . Одной из первых областей применения изображений земной поверхности, была картография. В доспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых районах мира были составлены неточно. Изображения, полученные с помощью спутника -Лэндсат-, позволили скорректировать и обнови ть некоторые существующие карты США. В СССР изображения полу ченные со станции -Салют-, оказались незаменимыми для выверки железнодорожной трассы БАМ.

В середине 70-х годов НАСА, министерство сельского хозяйства США приняли решение продемонстрировать возможности спутниковой системы в прогнозировании важнейшей сельскохозяй-ственной культуры пшеницы. Спутниковые наблюдения, оказавшиеся наредкость точными в дальнейшем были распространены на другие сельскохозяйственные культуры. Приблизительно в то же время в СССР наблюдения за сельскохозяйственными культурами проводились со спутников серий -Космос-, -Метеор-, -Муссон- и орбитальных станций -Салют-.

Использование информации со спутников выявило ее неоспоримые преимущества при оценке объема строевого леса на обширных территориях любой страны. Стало возможным управлять процессом вырубки леса и при необходимости давать рекомендации по изменению контуров района вырубки с точки зрения наилучшей сохранности леса. Благодаря изображениям со спутников стало также возможным быстро оценивать границы лесных пожаров, особенно -коронообразных-, харрактерных для западных областей Северной Америки , а так же районов Приморья и южных районов Восточной Сибири в России.

Огромное значение для человечества в целом имеет возможность наб людения практически непрерывно за просторами Мирового Океана, этой -кузницы- погоды. Именно над толщами океанской воды зарождаются чудовищной силы ураганы и тайфуны, несущие многочисленные жертвы и разрушения для жителей побережья. Раннее оповещение населения часто имеет решающее значение для спасения жизней десятков тысяч людей. Определение запасов рыбы и других морепродуктов также имеет огромное практическое значение . Океанские течения часто искривляются, меняют курс и размеры. Например , Эль Нино, теплое течение в южном направлении у берегов Эквадора в отдельные годы может распространяться идоль берегов Перу до 12гр. ю.ш. . Когда это присходит планктон и рыба гибнут огромных количествах, нанося непоправимый ущерб рыбным промыслам многих стран и том числе и России. Большие концентрации одноклеточных морских организмов повышают смертность рыбы, возможно из-за содержащихся в них токсинов. Наблюдение со спутников помогает выявить -капризы- таких течений и дать полезную информацию тем, кто в ней нуждается. По некоторым оценкам российских и американских ученых экономия топлива в сочетании с -дополнительным уловом- за счет использования информации со спутников, полученной в инфракрасном диапазоне, дает ежегодную прибыль в 2,44 млн. долл. Использование спутников для целей обзора облегчило задачу прокладывания курса морских судов.

При эксплуатации российского атомного ледокола -Сибирь- была ис пользована информация с четырех типов спутников для составления наиболее безопасных и экономичных путей в северных морях. Полу чаемая с навигационного спутника -Космос-1000- информация испо льзовалась в вычислительной машине корабля для определения точного местоположения. Со спутников -Метеор- поступали изображения облачного покрова ипрогнозы снежной и ледовой обстановки, что позволило выбирать лучший курс. Спомощью спутника -Молния- поддерживалась связь с корабля с базой. Также с помощью спутников находят нефтяные загрязнения, загрязнения воздуха, полезные ископаемые.

Наука о космосе

В течении небольшого периода времени с начала космической эры че ловек не только послал автоматические космические станции к другим планетам и ступил на поверхность Луны, но также произвел революцию в науке о космосе, равной которой не было за всю историю человечес тва. Наряду с большими техническими достяжениями, вызванными развитием космонавтики, были получены новые знания о планете Земля и соседних мирах.

Одним из первых важных открытий, сделанных не традиционным визуальным, а иным методом наблюдения, было установление факта резкого увеличения с высотой, начиная с некоторой пороговой высоты, интенсивности считавшихся ранее изотропными космических лучей.

Это открытие пренадлежит австрийцу В. Ф. Хессу, запустившему в 1946 г.газовый шар-зонд с аппаратурой на большие высоты.

В 1952 и 1953 гг. д-р Джеймс Ван Аллен проводил исследования низ ко энергетических космических лучей при запусках в районе север ного магнитного полюса Земли небольших ракет на высоту 19-24 км и высотных шаров-балонов. Проанализировав резульаты проведенных эксперементов, Ван Аллен предложил разместить на борту первых американских искусственных спутников Земли достаточно порстые по конструкции детекторы космических лучей.

С помощью спутника -Эксплорер-1- выведенного США на орбиту 31 января 1958 г. было обнаружено резкое уменьшение интенсивности космического излучения на высотах более 950 км.

В конце 1958 г. АМС -Пионер-3- преодалевшая за сутки полета рас тояние свыше 100000 км, зарегистрировала с помощью имевшихся на борту датчиков второй, расположенный выше первого, радиационный пояс Земли, который также опоясывает весь земной шар.

В августе и сентябре 1958 г. на высоте более 320 км было произведено три атомных взрыва, каждый мощьностью 1,5 кт. Целью испытаний с кодовым названием -Аргус- было изучение возможности пропадания радио и радиолокационной связи при таких испытаниях. Исследование Солнца - важнейшая научная задача, решению которой посвящены многие запуски первых спутников и АМС.

Американские -Пионер-4- - -Пионер-9- ( 1959-1968гг.) с околосол нечных орбит передавали по радио на Землю важнейшую информа цию о структуре Солнца. В тоже время было запущено более двад цати спутников серии -Интеркосмос- с целью изучения Солнца и околосолнечного пространства.

Полеты АМС к Луне и планетам

В начале 60-х годов в США и СССР были спроектированы ,изготов лены и запущены к Луне целый ряд АМС . Наиболее удачным для американцев был запуск в июле 1964г. аппарата -Рейнджер-7-, ко торый передал на Землю более 4300 высококачественных ТВ изображений Луны , полученных перед контактом с поверхностью. По следнееизображение, снятое с высоты 1600 м ,охватывало площадь 30x50 м. На нем были отчетливо видны кратеры диаметром до 1 м.

В СССР впервые были созданы возможности для осуществления мягкой посадки на Луну с созданием новых АМС серии -Луна- в 1963г. Эти станции массой до 1,8 т были рассчитаны на доставку приборного контейнера массой 100 кг на поверхность Луны.

При запуске АМС -Луна-9- в феврале 1966г. была впервые успешно осуществлена мягкая посадка на Луну объекта, изготовленного руками человека. Второй -прилунившейся- станцией стала -Луна-13-.

С помощью механического грунтомера и радиационного плотноме ра была получена уникальная информация о плотности и составе поверхности грунта. При запуске АМС -Луна-17- впервые была по ставлена задача передвижения по лунной поверхности. После успеш ной посадки с посадочной ступени был спущен аппарат -Луноход-1-

В течении 10 мес работы -Луноход-1-,управляемый с Земли по радио, прошел по лунной поверхности более 10,5 км.

Одно из наиболее ярких светил ночного неба- покрытая облаками планета Венера - стало одной из первых целей полетов АМС. Впервые возможность запуска АМС появилась в конце 1960г., когда в СССР была создана первая ракета-носитель А-2-е. В феврале 1961г. воспользовавшись -окном- для запусков к Венере СССР запустил АМС -Венера-1-, которая прошла на расстоянии 100 тыс. км от Венеры и вышла на околосолнечную орбиту .

12 ноября 1965 г. была запущена, с целью достижения ее поверхности -Венера-3-. 1 марта 1965 г. станция достигла поверхности Венеры, осуществив первый полет АМС на другую планету. В 1967 г. успешный полет совершила станйия -Венера-4-, направленная непосредственно на планету. На расстаянии 45000 км от Венеры от станции отделился сферический спускаемый аппарат (СА) диаметром 1 м, который при входе в атмосферу планеты выдержал перегрузку до 300 g. Парашютная система в дальнейшем обеспечила спуск в атмосфере, который продолжался 94 мин. Была принята информация о том, что на высоте 25 км температура атмосферы равна 271 гр. и давление 17-20 атм. На поверхности планеты температура ровна 475 гр. и давление 15 атм.

Было установлено, что атмосфера Венеры почти полностью состоит из углекислого газа. В последствии были проведены несколько запусков с целью погружения в атмосферу Венеры.

Первой космической станцией, запущенной к Марсу 1 ноября 1962 г., была советская АМС -Марс-1-. США запустили в 1964 г. первые две АМС -Маринер-. Запуск -Маринер-3- оказался неудачным и через три недели на околосолнечную орбиту был выведен -Маринер-4-. 14 июля 1965 г. он пролетел на расстоянии 9600 км от Марса, не обнаружив ни радиационных поясов, ни магнитного поля вокруг плане ты. Было установленно что давление у поверхности планеты состав ляет менее 1% земного давления над уровнем моря и сответствует давлению в атмосфере Земли на высоте 30-35 км. На поверхности Марса были обнаружены кратеры, аналогичные лунным.

Первая советская АМС совершившая посадку на Марс была -Марс 2- массой 4650 кг. В составе грунта было обнаруженно: 15-20 % кремния, 14 % железа, кальций, аллюминий, сера, титан, магний, цезий и калий. В составе воздуха было обнаруженно 95 % углекис лого газа, 2,7 % азота и признаки наличия кислорода, аргона и во дяного пара.

К Меркурию впервые отправилась АМС -Маринер-10-, первона чально посланная к Венере в 1973 г. 29 марта 1973 г. космический аппарат достиг своей цели, планеты Меркурий, пройдя на расстоя нии 690 км от ее теневой поверхности. Во время каждого полета проводились иследования поверхности планеты. В атмосфере Мер курия были найдены следы аргона, неона и гелия в триллион раз меньшем количестве чем на Земле. Диапазон температур поверх ности от 510 до -210 гр., напряженность магнитного поля 1 % земного, а масса планеты 6 % массы Земли. Также АМС посылались к Юпитеру и Сатурну.

В реферате отражена история исследования Земли из космоса, опысывается опыт применения искусственных спутников для исследования природных ресурсов Земли.

Вложение	Размер
issledovaniya_zemli_iz_kosmosa.doc	842.5 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

основная общеобразовательная школа №15

муниципального образования Успенский район

Райд Юлия Александровна

8 класс, 30.06.1997г.

Старикова Татьяна Васильевна

История исследования Земли из космоса

II. Применение искусственных спутников для исследования природных ресурсов Земли:

2. Сельское хозяйство

3. Лесные пожары

6. Ледовая разведка

7. Нефтяные загрязнения

8. Загрязнение воздуха

III. Заключение. Выводы.

IV. Используемая литература:

В ряду разнообразных космических технологий можно выделить несколько блоков. Это — создание ракетно-космических систем и изготовление бортовой аппаратуры для них; телекоммуникационные (связь, телевидение и т. д.) и навигационные технологии (точное определение координат всевозможных наземных объектов); а еще — дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — съемки нашей планеты со спутников, находящихся на околоземных орбитах.Если в первые годы развития практической космонавтики основное внимание уделялось созданию и совершенствованию ракетно-транспортных систем (в том числе и для решения военных задач), то в настоящее время, как свидетельствует, в частности, зарубежная аналитика, на первое место по прибыльности выходит блок исследований Земли из космоса. Их результаты используются в самых разных отраслях экономики. Только из космоса можно одновременно собрать глобальную информацию о состоянии атмосферы и океанов, сельском хозяйстве и геологии, о результатах деятельности человека, непрерывно изменяющей условия жизни на Земле (увы, не всегда в лучшую сторону!).

Сотрудниками лаборатории климатических исследований отдела исследований Земли из космоса ИКИ РАН накоплена и постоянно пополняется база данных спутникового мониторинга Земли, полученных в рамках программы DMSP (Defence Meteorological Satellite Program) с радиометрическими приборами на борту.
DMSP — это программа долговременного мониторинга Земли, поставляющая оперативную глобальную метеорологическую, океанографическую и солнечно-геофизическую информацию. Спутники наблюдения особенно эффективны для исследования природных ресурсов, которые меняются и возобновляются со временем.

I. История исследования Земли из космоса

Человек впервые оценил роль спутников для контроля за состоянием сельскохозяйственных угодий, лесов и исследования других природных ресурсов Земли лишь спустя несколько лет после наступления космической эры. Начало было положено в 1960 г., когда с помощью метеорологических спутников были получены подобные карте очертания земного шара, лежащего под облаками. Эти первые черно-белые телевизионные изображения давали весьма слабое представление о деятельности человека, и тем не менее на одном из них были отмечены слабые пятна на снегу в северной Канаде, которые оказались следами расчистки лесов.

Аппаратура наблюдения была двух основных типов: камеры, заряженные пленкой, чувствительной только к ИК-излучению, и радиометры, представляющие собой специальные радиоприемники, настроенные только на длины волн ИК-диапазона. Например, на первых ИК-фотографиях, полученных с исследовательских самолетов, можно было различать поля с нормально развивающимися и пораженными болезнями сельскохозяйственными культурами. Участки здоровых культур имели на фотоснимках ярко-розовый или красно-белый цвет, а пораженных культур - сине-черный цвет. При этом начало заболевания зачастую удавалось обнаружить раньше, чем фермеру на земле. Многоспектральные датчики, широко используемые в настоящее время на спутниках наблюдения, основаны на едином принципе: объекты и явления на земной поверхности в общем случае можно распознать по энергии излучения, которое они испускают или отражают. Спектральная характеристика растительности иная, чем горной породы, почвы или воды. Изображения представляются в цифровой форме и передаются на параболические антенны наземных приемных станций, где они записываются на магнитофонную ленту.

II. Применение искусственных спутников для исследования природных ресурсов Земли

Одной из первых областей применения изображений земной поверхности, полученных в соответствии с программой исследования природных ресурсов, была картография. В доспутниковую эпоху карты многих областей, даже в развитых районах мира, были составлены неточно. Изображения, полученные с помощью спутников позволили скорректировать и обновить некоторые существующие карты масштабом 1:250 000 и менее. Свежая информация позволила выявить развитие городов со времени выпуска последних карт, изменения дорог и железнодорожных путей.

Изображения со спутников также были использованы для построения подробных карт, необходимых при строительстве дорог, прокладке железнодорожных путей и ирригационных каналов. Появилась возможность составлять карты подводного рельефа, например коралловых рифов, представляющих потенциальную опасность для мореплавания. Основным фактором снижения стоимости картографирования является высокая скорость космической съемки по сравнению с другими методами

2. Сельское хозяйство

Используя полученные со спутника, исследователи могут идентифицировать отдельные культуры на полях. Среди различаемых культур злаки, кукуруза, соевые бобы, сорго, овес, травы (четыре вида), салат, горчица, томаты, морковь и лук. Ученые различают влажные засеянные поля и голую землю на больших площадях. Такие возможности позволяют осуществить глобальное наблюдение производства продуктов питания, которое поможет человечеству избежать опасности недостатка продовольствия. Исследователи также сосредоточили внимание на возможностях достижения лучшего использования ресурсов сельскохозяйственных культур и леса. Благодаря регулярным наблюдениям со спутников можно установить наилучшие сроки посева и жатвы, обеспечивающие максимальный урожай, путем контроля состояния почвы и содержания влаги; в период роста можно провести инвентаризацию культур и заблаговременно оповестить о засухе, наводнениях и эрозии.

Подобного рода сельскохозяйственное инспектирование позволило бы провести инвентаризацию на территории тропиков, потенциально пригодной для земледелия после расчистки, и получить информацию о плодородных и засушливых районах, которые можно сделать плодородными посредством ирригации. С истема наблюдения за естественными угодьями из космоса позволила установить наилучшие сроки выгона крупного рогатого скота на пастбища.

3. Лесные пожары

Кроме фотографирования океанов различные спутниковые системы позволяют получать информацию непосредственно с моря. Автоматические океанские буи могут измерять местные температуры воздуха и поверхности воды, температуру, давление и содержание соли на глубине, высоту волн и скорость поверхностных течений. Эта информация, переданная по команде на спутник, записывается и ретранслируется на одну из наземных станций для оперативного распространения.В настоящее время можно получать информацию о состоянии моря непосредственно со спутника методами микроволновой радиолокации (обратное рассеяние).

Эти приборы предоставят информацию о
1) прибрежных загрязнениях,
2) сохранении и использовании рыбных запасов,
3) прокладывании маршрутов судов с учетом океанских течений,
4) учете силового воздействия волн при проектировании сооружений в открытом море и электростанций, использующих энергию волн,
5) картировании полярных шапок, температур океана и ветров с целью лучшего предсказания изменений климата и погоды.

6. Ледовая разведка

Навигация судов в холодных морях полностью зависит от знания свойств, распределения, разнообразия и поведения льда и айсбергов. Для составления прогнозов необходима информация о температурах воздуха и моря, выпадении осадков, ветрах и течениях. Сведения о толщине льда на озерах и реках, а также о ледовой обстановке на море можно получить со спутников с помощью инфракрасных датчиков в условиях отсутствия облачности. Пассивная микроволновая радиометрия, по-видимому, станет основой всепогодных систем, а фотографирование с высоким разрешением - средством контроля состояния побережья и прибрежных вод. Одно из наиболее впечатляющих изображений гигантского айсберга было получено с борта спутника во время его полета над Антарктидой 31 января 1977 г. По форме похожий на ботинок, а по размерам близкий к острову Роде, айсберг кажется покоящимся в заливе, но в действительности он находится в открытой воде и временно сел на мель севернее о-ва Джеймса Росса.

7. Нефтяные загрязнения

Капитан танкера, который считает возможным отмывать резервуары в прибрежных водах, в будущем, вероятно, вступит в борьбу со спутниками, которые пристально наблюдают за его антиобщественной деятельностью. В отличие от плохой видимости нефтяных пятен с самолетов, обзор с которых в любом случае ограничен узкими полосами океана из-за малой высоты, эти пятна эффективно выявляются спутниками в глобальном масштабе, за исключением районов с устойчивой низкой облачностью. Для этих целей спутниковые датчики измеряют потоки солнечного света, отраженного от поверхности океана. Излучение пролитой нефти резко отличается от излучения обычной океанской воды в близком к ультрафиолетовому диапазоне длин волн и близком к красному диапазону. Поляризация в отраженном свете от нефтяных пятен также указывает на резкое отличие.

Можно не только различать легкие и тяжелые нефтяные фракции в одном пятне (легкие имеют более светлый оттенок), но и оценивать объем нефти на основе повторных наблюдений; знание типа и качества нефти поможет определить его месторождение.

8. Загрязнение воздуха

С изменениями циркуляции в атмосфере (и соответственно метеорологическими наблюдениями со спутников) тесно связана проблема загрязнения воздуха. Ежегодно выбросы промышленных предприятий, выхлопы автомобилей и другие источники образуют сотни миллионов тонн токсичных газов. Облака смога над Лос-Анджелесом и другими городами отчетливо видны на фотографиях, полученных из космоса.

Удивительное заключается в том, что, несмотря на ежегодные выделения огромных масс окиси углерода, стабильного роста ее концентрации не происходит. Следовательно, должен существовать некий природный механизм для удаления образующегося газа.

Глобальное картирование областей атмосферы с высокой, низкой и средней концентрацией газа осуществляется корреляционным интерферометром - оптическим прибором, способным обнаруживать незначительные количества газообразных компонентов. Предполагается, что благодаря монотонному сканированию в течение длительных периодов времени прибор позволит выявить механизм изменения состава газа.

Пока этот механизм не познан, невозможно предсказать, возрастет ли в будущем концентрация окиси углерода и если возрастет, то насколько.

Вызывает также опасение повсеместное возрастание количества двуокиси углерода в атмосфере из-за глобальных масштабов сжигания ископаемых топлив, это производит эффект накрывания Земли все более толстым одеялом, которое продолжает пропускать солнечный свет, но снижает отражение теплового излучения обратно в космос и, таким образом, способствует накоплению тепла у поверхности. Если экстраполировать современные темпы сжигания ископаемых топлив, то к 2025 г. температура Земли теоретически вполне может повыситься на 5,5°С. Это не может не вызывать беспокойства, поскольку повышение температуры даже на доли градуса приводит к изменениям климата. Самые плодородные земли могут превратиться в пустыни, а бесплодные районы стать источниками производства сельскохозяйственных культур.Вопреки ожиданиям не все результаты исследований удручают. Например, некоторые из них свидетельствуют о том, что окись углерода инициирует сложную совокупность химических реакций, которые могут привести к образованию животворного озона в нижних слоях атмосферы, а точнее в тропосфере на высотах 10-15 км.

Одной из наиболее важных областей исследований с помощью спутников является часть стратосферы, содержащая слой озона, который предохраняет Землю и ее обитателей от пагубного действия ультрафиолетового излучения Солнца. Стратосфера, простирающаяся от верхней границы облаков до высоты около 50 км, содержит также слой пылеобразных частиц и мелких жидких капель (аэрозолей), который находится ниже зоны максимальной концентрации озона. Реактивные самолеты являются постоянным источником поступления аэрозолей и газов непосредственно в атмосферу; даже фторуглеводороды, используемые как рабочий газ в аэрозольных распылителях, в конце концов оказываются там.

Таким образом, важно то, что ученые постоянно следят за самыми различными воздействиями загрязняющих веществ на атмосферу в глобальном масштабе, и в этом деле ключ к решению проблем помогают найти спутники

III. Заключение. Выводы

К огда потребовалось по-новому взглянуть на нашу планету с точки зрения проблем, связанных с истощением природных ресурсов, увеличением численности населения и загрязнением окружающей среды, ученые нашли выход в создании спутников для исследования природных ресурсов Земли. Только из космоса можно одновременно собрать глобальную информацию о состоянии атмосферы и океанов, сельском хозяйстве и геологии, о результатах деятельности человека, непрерывно изменяющей условия жизни на Земле (увы, не всегда в лучшую сторону!).

Спутники наблюдения особенно эффективны для исследования природных ресурсов, которые меняются и возобновляются со временем, таких, как возделываемая земля, леса, реки, прибрежная зона, подвергаемая эрозии, снег и зоны затопления.

Значение исследований природных ресурсов Земли получило широкое признание. Страны начали разрабатывать спутники для решения аналогичных задач, что положило начало постоянно действующей системе. накоплен значительный опыт исследований, результаты которых способствуют решению задач по экологии, геологии, развитию сельского хозяйства и других отраслей. Долгосрочной целью этого проекта является инвентаризация невозобновляемых и медленно возобновляемых ресурсов, таких, как минералы и ископаемые топлива, водные запасы, наблюдение за состоянием сельского хозяйства и атмосферы. Программа ориентирована на возможность опознавать, прогнозировать и в ряде случаев контролировать некоторые процессы, относящиеся к океанографии, климатологии, эрозии почвы и загрязнению воды, а также следить за потенциально опасными природными явлениями, такими, как наводнения, засуха, штормы, землетрясения и извержения вулканов

Сейчас в мировой космической деятельности, как правило, ориентируются не столько на отдельные национальные спутники, сколько на их группировки. Перспектива исследования Земли из космоса заключается в расширении и развитии международного сотрудничества.

Созданные людьми машины побывали и на других планетах, и за пределами нашей солнечной системы за несколько лет до полета Юрия Гагарина.

Спутники и Флопники

Венера и Марс

Посадки

Нам остается только гадать, когда человек сможет выбраться за пределы солнечной системы. Но созданным людьми машинам это уже удалось.

Читайте также: